主要成果
研究チームは、耐火ガラス assemblies に使用される二次シーラントにおいて、耐火性能と機械的強度の両立に成功しました。特に、表面に難燃処理を施した高アスペクト比の綿繊維粉末を配合したグループ（Group 4）では、平均引張強度が 37 kgf/cm²（3.63 MPa）に達し、無充填の対照群（30 kgf/cm² / 2.94 MPa）と比較して統計的に有意な 23.3% の向上が確認されました。また、アミノシランベースの密着促進剤を用いたグループ（Group 2）では、平均接着強度が 31 kgf/cm²（3.04 MPa）となり、対照群の 25 kgf/cm² から 24.0% 向上しました。
技術・詳細
本研究では、ポリサルファイドポリマー（ベース 100重量部、硬化剤との混合比 10:1）に対し、段階的に成分を追加して検証を行いました。耐火性能の向上には、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、膨張黒鉛を組み合わせた基本パッケージを使用しています。水酸化物は吸熱分解により水分を放出してマトリックスを冷却し、膨張黒鉛は加熱時に体積を数十から数百倍に増大させて多孔質のチャー（炭化層）を形成し、熱と酸素を遮断します。
さらに、以下の成分が性能を補完しています。
- ジンクスタネート（スズ酸亜鉛）： 燃焼中の金属酸化物間の架橋反応を促進し、緻密なチャー構造を形成することで、対流気流による剥離を防ぎます。
- 難燃処理済み綿繊維粉末： アスペクト比 50 を超える短繊維が、無機粒子間のポリマー鎖を橋渡しし、三次元的な応力伝達経路を構築することで外部負荷を分散させます。
- アミノシランカップリング剤： 親水性の無機粒子表面、疎水性のポリマーマトリックス、およびガラス基材の間に化学的なシロキサン架橋を形成し、界面結合を回復させます。
背景・業界の文脈
従来のポリサルファイドシーラントでは、耐火性を高めるために大量の無機難燃剤を添加していましたが、これがポリマーマトリックスの架橋ネットワークを乱し、引張強度やガラスへの密着性を低下させるという課題がありました。その結果、耐火性は確保できても、室温時において複層ガラスユニットの構造荷重を安定して支えられないというトレードオフが存在していました。
今後の展望
韓国の耐火規格 KS F 2845:2013 に基づく垂直炉試験では、3枚の強化ガラス（各 5mm）と 7mm のシーラント層で構成されたアセンブリを用いて検証されました。対照群はすぐに分解・脱落し不合格となりましたが、実験グループ（Group 1〜4）はすべて、火炎の貫通やシーラントの軟化・垂れ、剥離、構造崩壊を起こすことなく、60分間の耐火区画性能を維持しました。これにより、高い安全基準を満たしながら構造的信頼性を損なわない耐火シーラントの実現が可能となります。
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